(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭアクセス方式をベースとした無線通信システムにおいて、忘却平均チャンネル推定を行う際に、受信側のＦＦＴ動作タイミングの変化による現在のチャンネル推定値と過去の推定値には位相の差分が生じる。この位相差分によって生じるチャンネル推定値の誤差を補正する。【解決手段】受信信号からＦＦＴの動作タイミングを決める同期捕捉追従器２００−１７を具備し、同期捕捉追従手段２００−１７が生成するＦＦＴの動作タイミングの変化を捉えるＦＦＴ動作タイミング差分取得部と、上記ＦＦＴ動作タイミング差分取得部の出力であるＦＦＴ動作タイミング変化量をもとに、受信したパイロットから伝搬路を推定するチャンネル推定部に蓄積されている伝搬路推定結果に対して回転演算を行うことによって、上記チャンネル推定値の誤差を補正する。【選択図】図５
2010050885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交波周波数分割多重により、無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける前記無線端末であって、
前記基地局からの受信信号を所定の動作タイミングでフーリエ変換するフーリエ変換器と、
受信信号から前記フーリエ変換器の動作タイミングを決める同期捕捉追従器と、
無線端末と基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定し、受信信号及び推定されたチャンネル特性から前記基地局が送信したデータを復調するチャンネル推定器と
を備え、
前記チャンネル推定器は、
前記フーリエ変換器の第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求め、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出し、
第１チャンネル特性推定値と、第２チャンネル特性推定値との忘却平均により前記無線チャンネルのチャンネル特性を推定する前記無線端末。
【請求項２】
第１動作タイミングと第２動作タイミングの差分をとる動作タイミング差分取得部と、
該差分に基づき位相回転演算のための回転係数を求める回転係数演算部と
をさらに備え、
前記チャンネル推定器は、第２チャンネル特性推定値に対して前記回転係数演算部で求められた回転係数により位相回転演算し、演算結果と第１チャンネル特性推定値の忘却平均により前記無線チャンネルのチャンネル特性を推定する請求項１に記載の無線端末。
【請求項３】
前記同期捕捉追従器で決められた、少なくとも第２動作タイミングを保存する動作タイミング保存部をさらに備え、
前記動作タイミング差分取得部は、前記同期捕捉追従器で決められた第１の動作タイミングと、前記動作タイミング保存部に保存された第２の動作タイミングとの差分をとる請求項２に記載の無線端末。
【請求項４】
前記回転係数演算部は、前記動作タイミング差分取得部で求められた差分と各サブキャリアの周波数とを乗算し、乗算結果に基づき指数演算を行い前記回転係数を求める請求項２に記載の無線端末。
【請求項５】
前記チャンネル推定器は、
受信信号に含まれるパイロット信号とデータとを分離する分離器と、
前記分離器で分離されたパイロット信号と、前記回転係数演算部からの回転係数とを入力して、前記無線チャンネルのチャンネル特性を推定するチャンネル推定部と、
前記チャンネル推定部で推定された第１動作タイミングのチャンネル特性を共役演算する共役演算部と、
前記分離器で分離された第１動作タイミングのデータを、前記チャンネル推定部での処理時間遅延させる遅延部と、
前記共役演算部の出力と、前記遅延部の出力を乗算して、第１動作タイミングの受信信号に含まれるデータを復調する乗算部と
を有する請求項２に記載の無線端末。
【請求項６】
前記チャンネル推定器は、
受信信号に含まれるパイロット信号とデータとを分離する分離器と、
前記分離器で分離されたパイロット信号と、前記回転係数演算部からの回転係数とを入力して、前記無線チャンネルのチャンネル特性を推定するチャンネル推定部と、
前記チャンネル推定部で推定された第１動作タイミングのチャンネル特性を共役演算する共役演算部と、
前記分離器で分離された第２動作タイミングのデータを、第１動作タイミングまで遅延させる遅延部と、
前記遅延部で遅延された第２動作タイミングのデータに対して前記回転係数演算部で求められた回転係数により位相回転演算する第１乗算部と、
前記共役演算部の出力と、前記第１乗算器の出力を乗算して、第２動作タイミングの受信信号に含まれるデータを復調する第２乗算部と
を有する請求項２に記載の無線端末。
【請求項７】
前記チャンネル推定器は、推定されたチャンネル特性を記憶する記憶部を有する請求項２に記載の無線端末。
【請求項８】
直交波周波数分割多重により、無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける基地局であって、
前記基地局は、
予め定められた動作タイミング毎に、前記無線端末からの受信信号をフーリエ変換するフーリエ変換器と、
前記無線端末にタイムアラインメント調整量を出力して、前記無線端末でのパケット送信タイミングを調整するタイミング制御部と、
前記タイミング制御部からタイムアラインメント調整量を取得するタイムアラインメント調整量取得部と、
前記タイムアラインメント調整量取得部で取得されたタイムアラインメント調整量に基づき、位相回転演算のための回転係数を求める回転係数演算部と、
無線端末と基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定し、受信信号及び推定されたチャンネル特性から前記無線端末が送信したデータを復調するチャンネル推定器と
を備え、
前記チャンネル推定器は、
第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求め、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出し、
第２チャンネル特性推定値に対して前記回転係数演算部で求められた回転係数により位相回転演算し、演算結果と第１チャンネル特性推定値の忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定する前記基地局。
【請求項９】
直交波周波数分割多重により、無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける基地局であって、
前記基地局は、
予め定められた動作タイミング毎に、前記無線端末からの受信信号をフーリエ変換するフーリエ変換器と、
前記無線端末にタイムアラインメント調整量を出力して、前記無線端末でのパケット送信タイミングを調整するタイムアラインメントを、予め定められたタイミングで実施するタイミング制御部と、
前記タイミング制御部によるタイムアラインメントを実施するタイミングか否かを判断する忘却平均実施タイミング制御部と、
無線端末と基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定し、受信信号と推定されたチャンネル特性とから前記無線端末が送信したデータを復調するチャンネル推定器と
を備え、
前記チャンネル推定器は、
タイムアラインメントを実施するタイミングにおいて、受信信号に含まれるパイロット信号に基づき無線チャンネルのチャンネル特性を推定し、
タイムアラインメントを実施しないタイミングにおいて、
第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求め、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出し、
第１チャンネル特性推定値と、第２チャンネル特性推定値との忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定する前記基地局。
【請求項１０】
前記タイミング制御部からタイムアラインメント調整量を取得するタイムアラインメント調整量取得部と、
前記タイムアラインメント調整量取得部で取得されたタイムアラインメント調整量に基づき、位相回転演算のための回転係数を求める回転係数演算部と
をさらに備え、
タイムアラインメントを実施しないタイミングにおいて、
前記回転係数演算部は回転係数を前記チャンネル推定器に出力し、
前記チャンネル推定器は、第２チャンネル特性推定値に対して前記回転係数演算部で求められた回転係数により位相回転演算し、演算結果と第１チャンネル特性推定値の忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定する請求項９に記載の基地局。
【請求項１１】
直交波周波数分割多重により無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける前記無線端末と前記基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定するチャンネル特性推定方法であって、
フーリエ変換器の第１動作タイミングでの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求めるステップと、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出すステップと、
第１チャンネル特性推定値と、第２チャンネル特性推定値との忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定するステップと
を含む前記チャンネル特性推定方法。
【請求項１２】
第１動作タイミングと第２動作タイミングの差分を求めるステップと、
該差分に基づき位相回転演算のための回転係数を求めるステップと、
第２チャンネル特性推定値に対して、求められた回転係数により位相回転演算するステップと
をさらに含み、
前記チャンネル特性を推定するステップは、前記位相回転演算するステップの演算結果と、第１チャンネル特性推定値との忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定する請求項１１に記載のチャンネル特性推定方法。
【請求項１３】
直交波周波数分割多重により無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける前記無線端末と前記基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定するチャンネル特性推定方法であって、
無線端末にタイムアラインメント調整量を出力して、無線端末でのパケット送信タイミングを調整するステップと、
前記タイムアラインメント調整量を取得するステップと、
取得されたタイムアラインメント調整量に基づき、位相回転演算のための回転係数を求めるステップと、
フーリエ変換器の第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求めるステップと、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出すステップと、
第２チャンネル特性推定値に対して前記回転係数を求めるステップで求められた回転係数により位相回転演算し、演算結果と第１チャンネル特性推定値の忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定するステップと
を含む前記チャンネル特性推定方法。
【請求項１４】
直交波周波数分割多重により無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける前記無線端末と前記基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定するチャンネル特性推定方法であって、
無線端末にタイムアラインメント調整量を出力して、無線端末でのパケット送信タイミングを調整するタイムアラインメントを、予め定められたタイミングで実施するステップと、
タイムアラインメントを実施するタイミングか否かを判断するステップと、
タイムアラインメントを実施するタイミングにおいて、受信信号に含まれるパイロット信号に基づき無線チャンネルのチャンネル特性を推定するステップと
タイムアラインメントを実施しないタイミングにおいて、
第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求め、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出し、
第１チャンネル特性推定値と、第２チャンネル特性推定値との忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定するステップと
を含む前記チャンネル特性推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末、基地局及びチャンネル特性推定方法に係り、特に、無線通信方式にＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ、直交波周波数分割多重）を採用し、忘却平均を用いてチャンネル推定を行う無線端末、基地局及びチャンネル特性推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭとは直交波周波数分割多重といい、無線などで用いられるデジタル変調方式の一つである。ＯＦＤＭアクセス方式はマルチパス干渉（ＭＰＩ：Ｍｕｌｔｉ＿ｐａｔｈＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）に対して優れた耐性を有し、ＩＥＥＥ８０２．１１ａなどの無線ＬＡＮ、電力線モデムなどの伝送方式に採用されている。また、第３．９世代の方式であるＵＭＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などの規格もＯＦＤＭ方式を採用しており、近年ＯＦＤＭ方式に関する研究開発が注目されている。
マルチパス伝送路（伝搬路）の影響を受けたＯＦＤＭ信号を受信した場合、受信機での復調処理は歪みを含んだシンボルが出力される。従って、受信したシンボルを正しく復調するには、受信機では、伝搬路の特性（チャンネル特性）を推定し、伝搬路の歪みを除去する必要がある。実用的なシステムでは、送信シンボルに伝搬路推定のための情報を付加することによって、悪条件下においても信頼性の高い推定を行うことができる。このようにして付加された伝送路推定用のシンボルは、パイロットシンボルと呼ばれる。
実際の伝送路は時間とともに徐々に伝送路特性は変化するので、一度推定した特性を使用し続けることはできない。従って、パイロットシンボルを定期的に伝送し、伝送路特性が大きく変化しないうちに最新の状態に更新する必要がある。パイロットシンボルの挿入間隔は伝送路特性の変化速度を考慮して決められる。頻繁にパイロットシンボルを挿入すると大幅に伝送効率が劣化してしまう。実際全てのシンボルに対してパイロットシンボルを伝送しなくても限られたシンボルのみを伝送するだけで全てのシンボルに対して伝送路特性を推定することが可能である。
【０００３】
受信したパイロットシンボルからチャンネル推定を行う際に、簡単なもののひとつは時間的な直線補間である。ただし、直線補間は一次近似であり、必ずしも実際の伝送路特性の変化を的確には表さない。特に、伝送路特性の変動が激しい場合には、近似の精度が低下する。
【０００４】
直線近似よりも良好な近似を与える補間方式には様々なものがある。代表的には、伝送路のドップラー広がりｆｄに対して、伝搬路特性は、パイロットシンボルの間隔が１／ｆｄより短い間隔で標本化した標本値から完全に再現できる。しかしながら、この処理を行うために、推定すべきシンボル前後、時刻に伝送されているパイロットシンボルに対する伝送路推定値が必要であり、一定期間の時間方向のシンボルを蓄積する必要がある。そのため、受信機において多くのメモリが必要となる。
また、特許文献１には、ＦＦＴ動作タイミングのずれを補正することが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２９５１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
標本化補間より簡易な方法、また直線補間より高いチャンネル推定精度が得られる方法に忘却平均がある。忘却平均は、伝送路推定値に過去のパイロットシンボルでの推定値を反映させる方法である。以下の数式１は忘却平均の原理を表している。
【数１】
2010050885.tif 000003
（１）
ｈ’ｎ（ｗ）は時刻ｎにおける伝送路推定値であって、ｈ’ｎ−１（ｗ）は時刻ｎ−１における伝送路推定値を表している。ｈｎ（ｗ）は、時刻ｎでパイロットシンボルによって得られた推定値である。αは忘却平均係数で、αが１に近ければ最新のパイロットシンボルによって得られた情報が推定値ｈｎ（ｗ）に反映される。
ＯＦＤＭシステムにおいて、忘却平均チャンネル推定は合理的なハード規模で、時間線形補間のチャンネル推定方法よりも高い精度が期待される。ただし、忘却平均チャンネル推定を行う際に、受信側のＦＦＴ演算によるチャンネル推定値は周波数軸上の位相回転が生じる。この位相回転量はｅｘｐ（ｊｗτ）である、ここで、ｗは周波数、τは時刻ｎでの累積されたＦＦＴ動作タイミングを表す。式（１）によると、もし時刻ｎのＦＦＴ動作タイミングと時刻ｎ−１のＦＦＴ動作タイミングが異なるなら、現在のチャンネル推定値と過去の推定値の位相回転量が変わるので（式２）、平均後のチャンネル推定値に誤差を与える。
【数２】
2010050885.tif 000004
（２）
従って、ＦＦＴ窓位置の変化（動作タイミングの差分）によるチャンネル推定値の誤差を補正する必要がある。
【０００６】
ＯＦＤＭシステムの受信側におけるＦＦＴ動作タイミングを検出する同期捕捉追従器の誤差、または端末の移動などの要因によって、同期捕捉追従器が検出したＦＦＴ動作タイミングが時間とともに変化する場合がある。
このように、ＯＦＤＭアクセス方式をベースとした無線通信システムにおいて、忘却平均チャンネル推定を行う際に、受信側のＦＦＴ動作タイミングの変化により現在のチャンネル推定値と過去の推定値には位相の差分が生じる場合がある。この位相差分によってチャンネル推定値の誤差が生じるため、チャンネル推定値の誤差を補正する必要がある。
【０００７】
上記特許文献１はＦＦＴ動作タイミングのずれによる誤差補正が提案されたが、忘却平均のチャンネル推定方法を用いたＯＦＤＭシステムには適用できない。
本発明は、以上の点に鑑み、ＯＦＤＭを用いる無線通信システムにおいて、忘却平均を用いてチャンネル特性を推定する無線端末、基地局及びチャンネル特性推定方法を提供することを目的とする。また、本発明は、忘却平均を行う無線通信システムにおいて、ＦＦＴ動作タイミングの変化による過去のチャンネル推定値と現在のチャンネル推定値の位相回転量の差分を補正することを目的のひとつとする。また、本発明は、忘却平均によるチャンネル推定の精度を上げることを目的のひとつとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
無線通信装置は、ＦＦＴを内蔵するＯＦＤＭ変調を行う無線通信装置（無線端末）であって、受信信号から上記ＦＦＴの動作タイミングを決める同期捕捉追従手段を具備し、上記同期捕捉追従手段が生成するＦＦＴの動作タイミングの変化を捉えるＦＦＴ動作タイミング差分取得部と、上記ＦＦＴ動作タイミング差分取得部の出力であるＦＦＴ動作タイミング変化量をもとに、受信したパイロットから伝搬路を推定する伝搬路推定部に蓄積されている伝搬路推定結果に対して回転演算を行うことを特徴のひとつとする。
また、上記無線通信装置の上記ＦＦＴ動作タイミング差分取得部は、伝搬路推定部で行う回転演算の回転係数を計算し、伝搬路推定部に対して回転係数を出力することを特徴のひとつとする。
また、上記無線通信装置の上記伝搬路推定部では、受信したパイロット信号から補間演算により、複数サブキャリアおよび複数シンボルタイミングの伝搬路推定結果を作成するが、その際に、過去に蓄積された伝搬路推定結果と、新たに受信したパイロットから得られた伝搬路推定結果を使い、忘却平均により伝搬路推定結果を逐次更新することを特徴のひとつとする。さらに、回転演算は、上記の過去に蓄積された伝搬路推定結果に対して行うことを特徴のひとつとする。
【０００９】
上記無線通信装置において、上記回転係数はＦＦＴ動作タイミング差分取得部から取得するＦＦＴ動作タイミング変化量と各サブキャリアの周波数の掛け算に対して指数演算を行って、計算されることを特徴のひとつとする。
また、無線通信装置の他の形態は、ＦＦＴを内蔵するＯＦＤＭ変調を行う無線通信装置（無線端末）であって、受信信号から上記ＦＦＴの動作タイミングを決める同期捕捉追従手段を具備し、上記同期捕捉追従手段が生成するＦＦＴの動作タイミングの変化を捉えるＦＦＴ動作タイミング差分取得部と、上記ＦＦＴ動作タイミング差分取得部の出力であるＦＦＴ動作タイミング変化量をもとに、受信したパイロットから伝搬路を推定する伝搬路推定部に蓄積されている伝搬路推定結果とデータに対して回転演算を行うことを特徴とした無線通信装置により解決される。
上記無線通信装置の上記ＦＦＴ動作タイミング差分取得部は、伝搬路推定部で行う回転演算の回転係数を計算し、伝搬路推定部とデータに対して回転係数を出力することを特徴のひとつとする。
【００１０】
上記無線通信装置の上記伝搬路推定部では、受信したパイロット信号から補間演算により、複数サブキャリアおよび複数シンボルタイミングの伝搬路推定結果を作成するが、その際に、過去に蓄積された伝搬路推定結果と、新たに受信したパイロットから得られた伝搬路推定結果を使い、忘却平均により伝搬路推定結果を逐次更新することを特徴のひとつとする。さらに、上記回転演算は、上記の過去に蓄積された伝搬路推定結果とデータに対して行うことを特徴のひとつとする。
無線通信装置は、ＦＦＴを内蔵するＯＦＤＭ変調を行う無線通信装置（基地局）であって、受信信号の検出から送信信号のタイミングを調節するタイムアラインメント手段を具備し、上記タイムアラインメント手段が生成するタイムアラインメント調節量をもとに、受信したパイロットから伝搬路を推定する伝搬路推定部に蓄積されている伝搬路推定結果に対して回転演算を行うことを特徴のひとつとする。
上記無線通信装置の上記タイムアラインメント部は、伝搬路推定部で行う回転演算の回転係数を計算し、伝搬路推定部に対して回転係数を出力することを特徴のひとつとする。
また、無線通信装置の他の形態は、ＦＦＴを内蔵するＯＦＤＭ変調を行う無線通信装置（基地局）であって、忘却平均実施タイミング制御部を具備し、忘却平均実施タイミング制御部より予め決められたタイミングにて受信したパイロットから伝搬路を推定する伝搬路推定値と過去蓄積された伝搬路推定結果を基に忘却平均演算を行うことを特徴のひとつとする。
【００１１】
本発明の第１の解決手段によると
直交波周波数分割多重により、無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける前記無線端末であって、
前記基地局からの受信信号を所定の動作タイミングでフーリエ変換するフーリエ変換器と、
受信信号から前記フーリエ変換器の動作タイミングを決める同期捕捉追従器と、
無線端末と基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定し、受信信号及び推定されたチャンネル特性から前記基地局が送信したデータを復調するチャンネル推定器と
を備え、
前記チャンネル推定器は、
前記フーリエ変換器の第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求め、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出し、
第１チャンネル特性推定値と、第２チャンネル特性推定値との忘却平均により前記無線チャンネルのチャンネル特性を推定する前記無線端末が提供される。
【００１２】
本発明の第２の解決手段によると
直交波周波数分割多重により、無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける基地局であって、
前記基地局は、
予め定められた動作タイミング毎に、前記無線端末からの受信信号をフーリエ変換するフーリエ変換器と、
前記無線端末にタイムアラインメント調整量を出力して、前記無線端末でのパケット送信タイミングを調整するタイミング制御部と、
前記タイミング制御部からタイムアラインメント調整量を取得するタイムアラインメント調整量取得部と、
前記タイムアラインメント調整量取得部で取得されたタイムアラインメント調整量に基づき、位相回転演算のための回転係数を求める回転係数演算部と、
無線端末と基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定し、受信信号及び推定されたチャンネル特性から前記無線端末が送信したデータを復調するチャンネル推定器と
を備え、
前記チャンネル推定器は、
第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求め、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出し、
第２チャンネル特性推定値に対して前記回転係数演算部で求められた回転係数により位相回転演算し、演算結果と第１チャンネル特性推定値の忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定する前記基地局が提供される。
【００１３】
本発明の第３の解決手段によると
直交波周波数分割多重により、無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける基地局であって、
前記基地局は、
予め定められた動作タイミング毎に、前記無線端末からの受信信号をフーリエ変換するフーリエ変換器と、
前記無線端末にタイムアラインメント調整量を出力して、前記無線端末でのパケット送信タイミングを調整するタイムアラインメントを、予め定められたタイミングで実施するタイミング制御部と、
前記タイミング制御部によるタイムアラインメントを実施するタイミングか否かを判断する忘却平均実施タイミング制御部と、
無線端末と基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定し、受信信号と推定されたチャンネル特性とから前記無線端末が送信したデータを復調するチャンネル推定器と
を備え、
前記チャンネル推定器は、
タイムアラインメントを実施するタイミングにおいて、受信信号に含まれるパイロット信号に基づき無線チャンネルのチャンネル特性を推定し、
タイムアラインメントを実施しないタイミングにおいて、
第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求め、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出し、
第１チャンネル特性推定値と、第２チャンネル特性推定値との忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定する前記基地局が提供される。
【００１４】
本発明の第４の解決手段によると
直交波周波数分割多重により無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける前記無線端末と前記基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定するチャンネル特性推定方法であって、
フーリエ変換器の第１動作タイミングでの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求めるステップと、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出すステップと、
第１チャンネル特性推定値と、第２チャンネル特性推定値との忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定するステップと
を含む前記チャンネル特性推定方法が提供される。
【００１５】
本発明の第５の解決手段によると
直交波周波数分割多重により無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける前記無線端末と前記基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定するチャンネル特性推定方法であって、
無線端末にタイムアラインメント調整量を出力して、無線端末でのパケット送信タイミングを調整するステップと、
前記タイムアラインメント調整量を取得するステップと、
取得されたタイムアラインメント調整量に基づき、位相回転演算のための回転係数を求めるステップと、
フーリエ変換器の第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求めるステップと、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出すステップと、
第２チャンネル特性推定値に対して前記回転係数を求めるステップで求められた回転係数により位相回転演算し、演算結果と第１チャンネル特性推定値の忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定するステップと
を含む前記チャンネル特性推定方法が提供される。
【００１６】
本発明の第６の解決手段によると
直交波周波数分割多重により無線端末と基地局で通信する無線通信システムにおける前記無線端末と前記基地局間の無線チャンネルのチャンネル特性を推定するチャンネル特性推定方法であって、
無線端末にタイムアラインメント調整量を出力して、無線端末でのパケット送信タイミングを調整するタイムアラインメントを、予め定められたタイミングで実施するステップと、
タイムアラインメントを実施するタイミングか否かを判断するステップと、
タイムアラインメントを実施するタイミングにおいて、受信信号に含まれるパイロット信号に基づき無線チャンネルのチャンネル特性を推定するステップと
タイムアラインメントを実施しないタイミングにおいて、
第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求め、
第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出し、
第１チャンネル特性推定値と、第２チャンネル特性推定値との忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定するステップと
を含む前記チャンネル特性推定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、ＯＦＤＭを用いる無線通信システムにおいて、忘却平均を用いてチャンネル特性を推定する無線端末、基地局及びチャンネル特性推定方法を提供することができる。また、本発明によると、忘却平均を行う無線通信システムにおいて、ＦＦＴ動作タイミングの変化による過去のチャンネル推定値と現在のチャンネル推定値の位相回転量の差分が補正することができる。また、本発明によると、忘却平均によるチャンネル推定の精度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、図面を参照し実施の形態を説明する。
１．第１の実施の形態
図１に、無線通信システムの全体図を示す。
無線通信システムは、例えば、基地局ＢＳ１００−１と、無線端末（以下、端末と記す）ＭＳ１  １００−２〜ＭＳ９９  １００−４を備える。基地局１００−１のカバーする範囲に、例えば端末ＭＳ１  １００−２、ＭＳ２  １００−３、ＭＳ９９  １００−４がある。端末ＭＳ１等は基地局１００−１、公衆網１００−５を介して、例えば、他の基地局のカバーする範囲の端末ＭＳ１００  １００−６と通信できる。
本無線通信システムは、例えば、ＯＦＤＭ無線アクセス方式を採用したＯＦＤＭシステムである。ＯＦＤＭは直交波周波数分割多重のことをいい、無線ＬＡＮ、３．５ＧのＷｉＭＡＸ、３．９ＧのＬＴＥ／ＵＭＢ、次世代ＰＨＳなどの無線通信システムに使われる無線アクセス方式である。
【００１９】
ＯＦＤＭにおいては、無線チャンネルの特性を推定する（チャンネル推定）。送信機から送信した信号は無線電波によって無線空間を通して受信機に到着するので、送信信号は無線空間内の雑音、無線空間の減衰などの影響を受ける。受信機での受信信号Ｙは以下の式で表わされる。
Ｙ＝Ｈ×Ｘ＋Ｎ
ここで、Ｙ：受信信号、Ｈ：チャンネル特性、Ｘ：送信信号、Ｎ：雑音
受信機では、以下のように受信信号Ｙから送信信号Ｘを取り出す。
Ｘ＝Ｙ／Ｈ’−Ｎ／Ｈ’
ここで、Ｈ’：チャンネル特性の推定値
なお、雑音Ｎは測定することが困難な場合があるので、以下のように送信信号Ｘと雑音成分を取り出し、雑音の除去は適宜の手法を用いてもよい。
Ｙ／Ｈ’＝Ｘ＋Ｎ／Ｈ’
上述のように送信信号を取り出すためには、チャンネル特性Ｈの推定が必要となる。チャンネル推定の方法として、例えばパイロットを使用するものがある。パイロットとは、送受信側の双方で既知の信号である。また、チャンネル推定のために、送信するデータ信号の間に挟まれる信号である。例えば、既知のパイロット信号Ｘｐを送信機で送信し、受信機での受信信号をＹｐとすると、ノイズの項を無視すれば、Ｙｐ＝Ｈ×Ｘｐであるので、受信機でのチャンネル特性の推定値Ｈ’＝Ｙｐ／Ｘｐである。ここで、Ｘｐは既知のパイロット信号を予め受信機に記憶しておき、適宜読み出すことができる。なお、データのチャンネル特性は、同フレームのパイロット信号のチャンネル特性と一致するとして、パイロット信号から求められたチャンネル特性の推定値を送信データの取り出しに用いることができる。
【００２０】
本実施の形態では、過去の受信信号から得られるチャンネル推定値と、現在の受信信号から得られるチャンネル推定値とに基づいて、現在のフレームのチャンネル推定値を求める。例えば、チャンネル推定値に連続性を持たせ、あるフレームだけ推定誤差が大きくなるのを防ぐことができる。
具体的なシステム機能ブロック図を以下に説明する。
図２は、ＯＦＤＭを用いた無線通信システムの下り方向のシステム構成図である。
基地局（ＢＳ）１００−１は、送信側において、例えばデータストリーム流から規定されているフォーマットのパケットを生成するパケット生成部２００−２と、誤り訂正機能を具備するチャンネル符号器２００−３と、チャンネルキャパシティーを増やし、Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ（ダイバーシティ）効果が得られるためのＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｏｕｔｐｕｔ）アンテナ制御器２００−４と、周波数軸の信号を時間軸の信号に変換するＩＦＦＴ変換器（逆フーリエ変換器）２００−５と、ベースバンドの信号を高周波信号に変換するＲＦ−Ｔｘ（無線送信部）２００−６と、高周波信号を送信するアンテナ２００−７とを有する。送信信号は無線空間チャンネル２００−８を通して、端末の受信側で受信される。
【００２１】
端末（ＭＳ）１  １００−２は、受信側において、例えば高周波の無線信号を受信するアンテナ２００−１０と、高周波の信号からベースバンド信号に変換するＲＦ＿Ｒｘ（無線受信部）２００−１１と、受信した信号のフレームタイミング、キャリア周波数を捕捉、追従する同期捕捉追従器２００−１７と、同期捕捉追従器２００−１７が取得したＦＦＴ動作タイミングにて時間軸の信号を周波数軸の信号に変換するＦＦＴ変換器（フーリエ変換器）２００−１２と、無線チャンネルの特性を推定するチャンネル推定器２００−１３と、各アンテナから受信した信号を復調するＭＩＭＯアンテナ制御器２００−１４と、送信側で符号化されたパケットを復号するチャンネル復号器２００−１５と、パケットを上位層のデータストリーム流フォーマットに変換するパケット変換部２００−１６とを有する。なお、他の端末ＭＳ２  １００−３等の構成も同様である。
ただし、本実施の形態は、送信側のチャンネル符号器２００−３及びＭＩＭＯアンテナ制御器２００−４と、受信側のＭＩＭＯアンテナ制御器２００−１４及びチャンネル復号器２００−１５とを省略してもよく、これらを含まないシステムについても本実施の形態の範疇である。
【００２２】
図３は、本実施の形態におけるパケットフレームフォーマットの説明図である。
１スーパーフレームは、例えば、スーパーフレームプリアンブルと、２５個のＰＨＹフレーム（物理フレーム）とを有する。図３は、縦軸に周波数をとり、複数のサブキャリアのスーパーフレームを示している。スーパーフレームプリアンブルとは、例えば、初期同期用のＴＤＭパイロットシンボル、基本制御情報（セクタＩＤ、時刻）などが送信されるためのものもある。ＰＨＹフレームでは、制御チャンネル、データチャンネル（トラヒックチャンネル）が使用される。制御チャンネルは、下り／上りチャンネルのアサイン情報、電力制御、Ｈ−ＡＲＱ制御などの制御情報を送信するチャンネルである。データチャンネルは、ユーザごとのトラヒック信号を送信するチャンネルである。
トラヒックチャンネルには、周波数軸に８（又は１６）サブキャリアごと、時間軸に４シンボルごとにデータチャンネルがパンクチャされ、ＦＣＰＩＣＨ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｃｏｍｍｏｎ  Ｐｉｌｏｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）のパイロット信号が配置される。受信側においては、ＦＣＰＩＣＨを用いて周波軸と時間軸の補間手段を用いて、データチャンネルのチャンネル推定を行うことができる。
【００２３】
図４は、忘却平均を用いてチャンネル推定を行うＯＦＤＭシステムにおけるチャンネル推定器２００−１３の構成図である。
チャンネル推定器２００−１３は、例えば、チャンネル推定部４００−１と、遅延部４００−２と、共役演算部４００−３と、セレクタ（分岐器）４００−４と、乗算器４００−５とを有する。
同期捕捉追従器２００−１７の出力であるＦＦＴ動作タイミングにてＦＦＴ変換器２００−１２は受信信号をＦＦＴ変換する。チャンネル推定器２００−１３の入り口では、セレクタ４００−４によりパイロット信号とデータ信号が分類される。パイロット信号はチャンネル推定部４００−１に用いられ、データ信号はチャンネル推定処理分を遅延部４００−２で遅延させ、チャンネル推定部４００−１の出力の共役信号と掛け算して復調データが求められ、出力される。
【００２４】
図４（ｂ）に、チャンネル推定部４００−１の具体的な回路図を示す。
チャンネル推定部４００−１は、例えば、第１記憶部４０１−１と、第２記憶部４０１−２と、乗算器４０１−３〜５と、加算器４０１−６とを有する。第１記憶部４０１−１は、例えば、時刻ｎで受信したｐｉｌｏｔ入力信号と、既知のｐｉｌｏｔ系列パターンとを乗算器４０１−３で乗算して求められる時刻ｎのチャンネル推定値（第１チャンネル特性推定値）ｈｎが記憶される。第２記憶部４０１−２は、例えば、時刻ｎ−１において求められたチャンネル推定値（第２チャンネル特性推定値）ｈ’ｎ−１が記憶される。なお、チャンネル推定値ｈ’ｎ−１は、ｐｉｌｏｔ入力信号により求められる時刻ｎ−１のチャンネル推定値ｈｎ−１と、時刻ｎ−２において求められたチャンネル推定値ｈ’ｎ−２とに基づき忘却平均を用いて求められ、記憶されたものである。
乗算器４０１−４、４０１−５は、時刻ｎとｎ−１のチャンネル推定値にそれぞれ忘却平均係数α、（１−α）を乗算する。加算器４０１−６により加算された結果は時刻ｎの最終的なチャンネル推定値ｈ‘ｎになる。
【００２５】
図５は、回転係数を補正してチャンネル推定を行う無線通信システムの下りのシステムの構成図である。
本システムは、図２で示した下りシステム機能ブロックの端末に、ＦＦＴ動作タイミング（τ）保存部と、ＦＦＴ動作タイミング差分取得部と、回転係数演算部とをさらに有する。
ＦＦＴ動作タイミング保存部は、例えば、一定の周期で同期捕捉追従器２００−１７の出力であるＦＦＴ動作タイミングτを記録する。ＦＦＴ動作タイミング差分取得部は、ＦＦＴ動作タイミングの変化量Δを計算する。回転係数演算部は、過去のチャンネル推定値を用いて、忘却平均の演算に用いられる回転係数（位相回転量）を計算する。ここで、ＦＦＴ動作タイミングの変化量とは、例えば、過去のチャンネル推定値を求める際にＦＦＴ変換した時刻と、現在のチャンネル推定値を求めるのにＦＦＴ変換した時刻との時間差である。
ただし、回転係数演算部をチャネル推定部６００−１にもち、ＦＦＴ動作タイミング差分取得部は、その係数を指定するパラメータをチャネル推定部６００−１に渡すようにしてもよい。このようにしても本実施の形態の効果が変わらないことは明白であり、後者についても本実施の形態の範疇である。
チャンネル推定器５１０は、回転係数に従いチャンネル推定を行う。本実施の形態は、例えば、受信した最新ＰＨＹフレームのデータチャンネルを復調する。つまり、チャンネル推定値ｈ’ｎ＋１（ｗ）を用いてデータｄｎ＋１（ｗ）の復調を行う。
【００２６】
ただし、ＯＦＤＭシステムにおいて忘却平均を行う際に、上述の式２によってｅｘｐ（ｊｗτ）の位相回転が生じる課題があって、ＦＦＴ動作タイミングの変化によって位相回転量が異なる。従って、仮に時刻ｎ＋１の時点で、ＦＦＴ動作タイミングはτからτ＋Δに変化すると仮定すると、式２により時刻ｎ＋１のチャンネル推定値は以下のようになる。
【数３】
2010050885.tif 000005
式（３）
式（２）と式（３）を比較すると、ＦＦＴ動作タイミングはτからτ＋Δに変化するに伴い、時刻ｎ＋１のチャンネル推定値と過去時刻ｎのチャンネル推定値の位相回転差分はｅｊｗΔである。従って、過去のチャンネル推定値を回転係数ｅｊｗΔで補正すると、時刻ｎと時刻ｎ＋１の位相回転量は同じになる。
【００２７】
回転係数で補正した後のチャンネル推定値は式４になる。
【数４】
2010050885.tif 000006
式（４）
【００２８】
図６は、回転係数を補正してチャンネル推定を行うチャンネル推定器５００−２の構成図（１）である。図７は、チャンネル推定部の構成図である。
図４と同様のブロックは同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図７に示すように、チャンネル推定器６００−１は乗算器７００−１をさらに有する。乗算器７００−１は、忘却平均係数１−αと、入力される回転係数を乗算して忘却平均補正係数を求め、乗算器４０１−５に出力する。
チャンネル推定部６００−１の乗算器４０１−３で、受信したパイロット信号に対して既知のパイロットパタンをかけ、時刻ｎのチャンネル推定値が得られる。時刻ｎのチャンネル推定値に乗算器４０１−４により忘却平均係数αをかけた値と、過去時刻ｎ−１のチャンネル推定値に上記の回転係数と忘却平均係数を組み合わせた忘却平均補正係数を乗算器４０１−５によりかけた値を、加算器４０１−６で加算する。加算結果は時刻ｎの最終的なチャンネル推定値になる。
【００２９】
図１７は、無線端末におけるチャンネル特性推定のフローチャートである。
無線端末は、ＦＦＴ変換器２００−１２の第１動作タイミングでの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求める（Ｓ１７０１）。無線端末は、第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、第２記憶部４０１−２に記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出す（Ｓ１７０３）。無線端末は、第１動作タイミングと第２動作タイミングの差分を求める（Ｓ１７０５）。無線端末は、該差分に基づき位相回転演算のための回転係数を求める（Ｓ１７０７）。無線端末は、第２チャンネル特性推定値に対して、求められた回転係数により位相回転演算する（Ｓ１７０９）。無線端末は、ステップＳ１７０９の演算結果と、第１チャンネル特性推定値との忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定する（Ｓ１７１１）。無線端末は、受信信号及び推定されたチャンネル特性から、基地局が送信したデータを復調する（Ｓ１７１３）。
【００３０】
（第１の実施の形態の変形例）
本システムにおいて、受信した最新ＰＨＹフレームの１フレーム前のデータチャンネルを復調してもよい。時刻ｎ＋１の時点で、ＦＦＴ動作タイミングはτからτ＋Δに変化すると仮定する。ここで、チャンネル推定値ｈｎ（ｗ）とｈｎ＋１（ｗ）で時間軸上の補間演算した結果、チャンネル推定値ｈ’ｎ＋１（ｗ）を用いて、ｄｎ（ｗ）の復調を行う。
本変形例においては、過去のチャンネル推定値ｈｎ（ｗ）を回転係数ｅｊｗΔで補正したため、ｄｎ（ｗ）に対応するチャンネル推定用のパイロットチャンネル信号のサブキャリアごとの位相回転量はｅｊｗ（τ＋Δ）である。しかし、時刻ｎのデータチャンネル信号のサブキャリアごとの位相回転量はｅｊｗτである。データチャンネルの正しい復調には、データチャンネルとパイロットチャンネルの等しい位相回転量でなければならない。従って、本変形例においては、後に示す図８に示すように、データチャンネルに対してもチャンネル推定値と同じ回転回数で補正する。
【００３１】
図８は、チャンネル推定器の構成図（２）である。
チャンネル推定器５１０−２は、遅延部４００−２からのデータと、回転係数演算部５００−３からの回転係数を乗算する乗算器８００−１をさらに有する。ただし、本変形例においても、回転係数演算部５００−３等をチャネル推定部６００−１にもち、ＦＦＴ動作タイミング差分取得部５００−２は、その係数を指定するパラメータを渡す方法によっても、本実施の形態の効果が変わらないことは明白であり、後者についても本実施の形態の範疇である。
【００３２】
２．第２の実施の形態
図９は、ＯＦＤＭを用いた無線通信システムの上り方向のシステム構成図である。
端末（ＭＳ）は、送信側において、データストリーム流を規定されているフォーマットのパケットを生成するパケット生成部９００−２と、誤り訂正機能を具備するチャンネル符号器９００−３と、チャンネルキャパシティーを増やし、Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ効果が得られるためのＭＩＭＯアンテナ制御器９００−４と、端末ＭＳの送信タイミング、電力制御を行うＭＳ制御チャンネル部９００−５と、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）演算を行うＤＦＴ変換器９００−６と、周波数軸の信号を時間軸の信号に変換するＩＦＦＴ変換器９００−７と、ベースバンドの信号を高周波信号に変換するＲＦ−Ｔｘ（無線送信部）９００−８と、高周波信号を送信するアンテナ９００−９とを有する。図９では、端末ＭＳ１  １００−２を示すが、他の端末の構成も同様である。送信信号は無線空間チャンネル９００−１０を通して、基地局１００−１の受信側で受信される。
基地局（ＢＳ）１００−１は、受信側において、高周波の無線信号を受信するアンテナ９００−１２と、高周波の信号からベースバンド信号に変換するＲＦ＿Ｒｘ（無線受信部）９００−１３と、時間軸の信号を周波数軸の信号に変換するＦＦＴ変換器９００−１４と、無線チャンネルの特性を推定するチャンネル推定器９００−１５と、チャンネルの歪みを等化するチャンネル等化器９００−１６と、ＩＤＦＴ（逆離散フーリエ変換）変換器９００−１７と、ＢＳ制御チャンネル部９００−２１と、各アンテナから受信した信号を復調するＭＩＭＯアンテナ制御器９００−１８と、送信側で行われたチャンネル符号器の逆操作である復号を行うチャンネル復号器９００−１９と、パケットを上位のデータストリーム流に変換するパケット変換部９００−２０とを有する。
【００３３】
ただし、本実施の形態は、送信側のチャンネル符号器９００−３、ＤＦＴ変換器９００−６、ＭＩＭＯアンテナ制御器９００−４と、受信側のＩＤＦＴ変換器９００−１７、チャンネル等化器９００−１６、ＭＩＭＯアンテナ制御器９００−１８、チャンネル復号器９００−１９とを省略してもよく、これらを含まないシステムについても本実施の形態の範疇である。
図１０に、上りパケットのフレームフォーマットを示す。
下りのシステムパケットフレームと違って、１スーパーフレームにはスーパーフレームプリアンブルがなく、２５個のＰＨＹレームを有する。ＰＨＹフレームには、制御チャンネル、データチャンネル（トラヒックチャンネル）が使用される。データチャンネルは、ユーザごとのトラヒック信号を送信するチャンネルである。上りのチャンネル推定用のパイロットチャンネルＲＰＩＣＨ（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｐｉｌｏｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ）はトラフィックチャンネルをパンクチャし、例えば図１０に示すように配置される。
【００３４】
図１１は、上りタイムアラインメントのシーケンス図である。
端末（ＭＳ）は、基地局（ＢＳ）が送信する下りのスーパーフレームのスーパーフレームプリアンブルシンボルからシステムパラメータを取得し、初期同期用のＲ−ＡＣＨ（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｈａｎｎｅｌ）を基地局に送信する（Ｓ１０１〜Ｓ１０５）。基地局はＲ−ＡＣＨの信号を検出し、ＢＳ制御チャンネル部９００−２１にて初期タイミング調整量の信号を送信する（Ｓ１０７）。端末がＭＳ制御チャンネル部９００−５にて受信した上り送信タイミングオフセットを取得し、上り初期送信タイミングオフセットの調整を行う（Ｓ１０９）。その後、端末が上りのパイロットチャンネル（Ｒ−ＰＩＣＨ）とデータチャンネル（Ｒ−ＤＣＨ）を基地局に送信する（Ｓ１１１）。基地局がパイロットの信号を検出し、ＢＳ制御チャンネル部９００−２１にて定常タイミング調節量を送信する（Ｓ１１３）。端末は、ＭＳ制御チャンネル部９００−１０にて定常タイミング調節量を受信し、定常タイミング制御を行う（Ｓ１１５）。例えば、ＭＳ制御チャンネル部９００−５は、受信信号からタイミング調整量Δを取り出して、ＲＦ−Ｔｘ９００−８に渡す。ＲＦ−Ｒｘ９００−８がタイミング調整量に従って、送信バッファの遅延量を調整する。
【００３５】
端末と基地局のこのシーケンス動作はタイムアラインメントと呼ばれる。上りの基地局受信側のＦＦＴ変換器９００−１４のＦＦＴ動作タイミングは決められたタイミングで動作する。上り端末のタイムアラインメントで送信側の送信タイミングを調節することは、下りのＦＦＴ動作タイミング変化に相当する。本実施の形態では、タイムアラインメントはある一定の周期でスーパーフレームの中で予め決められたタイミングにおいて行う。
【００３６】
図１２は、回転係数で補正してチャンネル推定を行う無線通信システムの上りのシステム構成図である。
図９のシステムに対し、基地局１００−１は、タイムアラインメント調節量取得部と、回転係数演算部とをさらに有する。他の構成は図９のシステムと同様である。
本実施の形態では、上りで受信した最新ＰＨＹフレームのデータチャンネルを復調する例である。チャンネル推定器８００−１５は、チャンネル推定値ｈ’ｎ＋１（ｗ）を用いてデータｄｎ＋１（ｗ）の復調を行う。
図１３は、本実施の形態におけるチャンネル推定の説明図である。
タイムアラインメント調整量取得部１２００−１は、基地局１００−１の受信側でタイムアラインメントの調節量（Δ）を取得する。回転係数演算部１２００−２はタイムアラインメント調整量（Δ）に基づき、回転係数を算出する。ここで、タイムアラインメントの調節量（Δ）は、例えば、端末が送信するタイミングと、基地局が受信する所望のタイミングとのずれを示す。
タイムアラインメント調節量をΔと仮定すると、過去のチャンネル推定値に対して補正する回転係数はｅｊｗΔになる。チャンネル推定器８００−１５は、第１の実施の形態と同様である。また、チャンネル推定部６００−１は、図７と同様の回路を使用することができる。
【００３７】
なお、回転係数演算部１２００−２をチャネル推定部６００−１内にもち、タイムアラインメント調節量取得部１２００−１が、その係数を指定するパラメータを渡す方法によっても、本実施の形態の効果が変わらないことは明白であり、後者についても本実施の形態の範疇である。
図１８は、基地局におけるチャンネル特性推定のフローチャート（１）である。
基地局は、無線端末にタイムアラインメント調整量を出力して、無線端末でのパケット送信タイミングを調整するタイムアラインメントを実施する（Ｓ１８０１）。基地局は、タイムアラインメント調整量を取得する（Ｓ１８０３）。基地局は、取得されたタイムアラインメント調整量に基づき、位相回転演算のための回転係数を求める（Ｓ１８０５）。基地局は、ＦＦＴ変換器８００−１４の第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求める（Ｓ１８０７）。基地局は、第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、第２記憶部４０１−２に記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出す（Ｓ１８０９）。基地局は、第２チャンネル特性推定値に対してステップＳ１８０５で求められた回転係数により位相回転演算し、演算結果と第１チャンネル特性推定値の忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定する（Ｓ１８１１）。基地局は、受信信号及び推定されたチャンネル特性から、基地局が送信したデータを復調する（Ｓ１８１３）。
【００３８】
（忘却平均実施タイミングの制御）
図１４は、忘却平均実施のタイミングを制御する無線通信システムのシステム構成図である。
図９のシステムに比べ、忘却平均実施タイミング制御部１４００−１をさらに有する。
上記式２で示したように、ＦＦＴ動作タイミングの変化は受信側チャンネル推定値の誤差の原因となる。上りのシステムにおいては、端末送信タイミングの変化は受信側のチャンネル推定値の誤差を誘因する。
図１４に示すシステムにおいては、端末の送信タイミングの変化が誘因する忘却平均誤差の被害を保護するため、忘却平均実施タイミング制御部１４００−１は、上りタイムアラインメントが実行されるタイミングに当たるＰＨＹフレームに対しては忘却平均を行わないように制御する。
【００３９】
図１５は、忘却平均実施のタイミング制御の説明図である。
忘却平均実施タイミング制御部１４００−１は、上り端末の送信タイミング変化時刻を除き、忘却平均のチャンネル推定の時刻をコントロールする機能を有する。チャンネル推定器８００−１５は、第１の実施の形態と同様である。また、チャンネル推定部６００−１は、図７と同様である。
例えば、時刻ｎ＋１にタイムアラインメントが行われると仮定すると、その時刻では忘却平均は行わず、パイロットに基づき得られるチャンネル推定値ｈｎ＋１（ｗ）を用いて、対応するデータｄｎ＋１（ｗ）の復調を行う。忘却平均実施タイミング制御部１４００−１により、時刻ｎ＋１において忘却平均が行われない。式で表すと、αを１とし、式（５）になる。
【００４０】
【数５】
2010050885.tif 000007
（式５）
図１６に、忘却平均実施タイミング制御部のフローチャートを示す。
忘却平均実施タイミング制御部１４００−１は、入力のサブキャリアタイミングを監視している。忘却平均実施タイミング制御部１４００−１は、サブキャリアタイミングに基づいて、タイムアラインメントタイミングであるかどうかを判断する（Ｓ１６０３）。もしタイムアラインメントのタイミングであるなら（Ｓ１６０３、Ｙｅｓ）、忘却平均係数αを１に設定し（Ｓ１６０５）、チャンネル推定器８００−１５に出力する（Ｓ１６０９）。一方、タイムアラインメントのタイミングではないなら（Ｓ１６０３、Ｎｏ）、タイムアラインメント調節量Δを０に設定し（Ｓ１６０７）、チャンネル推定器８００−１５に出力する（Ｓ１６０９）。
【００４１】
チャンネル推定器８００−１５は、忘却平均実施タイミング制御部１４００−１から入力したα、Δ、又は、予め設定されたα、Δを適宜選択して、チャンネルを推定する。
図１９は、基地局におけるチャンネル特性推定のフローチャート（２）である。
基地局は、タイムアラインメントを実施するタイミングか否かを判断する（Ｓ１９０１）。基地局は、タイムアラインメントを実施するタイミングにおいて（Ｓ１９０１）、無線端末にタイムアラインメント調整量を出力して、無線端末でのパケット送信タイミングを調整するタイムアラインメントを、予め定められたタイミングで実施する（Ｓ１９０３）。また、基地局は、受信信号に含まれるパイロット信号に基づき無線チャンネルのチャンネル特性を推定する（Ｓ１９０５）。その後、ステップＳ１９１３に移る。
一方、基地局は、タイムアラインメントを実施しないタイミングにおいて（Ｓ１９０１）、第１動作タイミングの受信信号に含まれるパイロット信号に基づき第１チャンネル特性推定値を求める（Ｓ１９０７）。また、基地局は、第１動作タイミングより過去の第２動作タイミングにおいて推定され、第２記憶部４０１−２に記憶された第２チャンネル特性推定値を読み出す（Ｓ１９０９）。そして、基地局は、第１チャンネル特性推定値と、第２チャンネル特性推定値との忘却平均により無線チャンネルのチャンネル特性を推定する（Ｓ１９１１）。その後、ステップＳ１９１３に移る。
【００４２】
ステップＳ１９１３では、基地局は、受信信号及び推定されたチャンネル特性から、基地局が送信したデータを復調する（Ｓ１９１３）。
なお、基地局は、図１２の構成と図１４の構成を組みあわせてもよい。例えば、基地局は、タイムアラインメント調整量取得部１２００−１と、回転係数演算部１２００−２と、忘却平均実施タイミング制御部１４００−１とを備えてもよい。例えば、図１６のステップＳ１６０７において、Δ＝０とする代わりに、タイムアラインメント調整量取得部１２００−１で取得されたタイムアラインメント調整量（Δ）を用いてもよいし、回転係数演算部１２００−２で求められた回転係数を出力するようにしてもよい。
【００４３】
３．その他
上述の第１、第２の実施の形態は組み合わせて用いることができる。例えば、下り方向に第１の実施の形態の構成、上り方向に第２の実施の形態の構成を有する無線通信システムを構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、例えば、無線通信方式にＯＦＤＭを用いる無線端末、基地局、無線通信システム等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】無線通信システムの全体構成図。
【図２】ＯＦＤＭを用いた無線通信システムの下り方向のシステム機能ブロック図である。
【図３】下りパケットフレームフォーマットの図である。
【図４】チャンネル推定器の構成図（１）である。
【図５】回転係数を補正してチャンネル推定を行う無線通信システムの下り方向のシステム機能ブロック図である。
【図６】チャンネル推定器の構成図（２）である。
【図７】チャンネル推定部の構成図である。
【図８】第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図９】第２の実施の形態における無線通信システムの上りシステム機能ブロック図（１）である。
【図１０】上りパケットフレームフォーマットの図である。
【図１１】第２の実施の形態における上りタイムアラインメントのシーケンスを示す図である。
【図１２】第２の実施の形態３における無線通信システムの上りシステム機能ブロック図（２）である。
【図１３】第２の実施の形態における忘却平均手法の説明図（１）である。
【図１４】第２の実施の形態における無線通信システムの上りシステム機能ブロック図（３）である。
【図１５】第２の実施の形態における忘却平均手法の説明図（２）である。
【図１６】忘却平均実施タイミング制御部のフローチャートである。
【図１７】無線端末におけるチャンネル特性推定のフローチャートである。
【図１８】基地局におけるチャンネル特性推定のフローチャート（１）である。
【図１９】基地局におけるチャンネル特性推定のフローチャート（２）である。
【符号の説明】
【００４６】
１００−１  基地局（ＢＳ）
１００−２、３、４、１００  端末（ＭＳ）
１００−５  公衆網
２００−２  パケット生成部
２００−３  チャンネル符号器
２００−４  ＭＩＭＯアンテナ制御器
２００−５  ＩＦＦＴ変換器
２００−６  ＲＦ−Ｔｘ
２００−７  送信アンテナ
２００−８  無線チャンネル
２００−１０  受信アンテナ
２００−１１  ＲＦ−Ｒｘ
２００−１２  ＦＦＴ変換器
２００−１３  チャンネル推定器
２００−１４  ＭＩＭＯアンテナ制御器
２００−１５  チャンネル復号器
２００−１６  パケット変換部
２００−１７  同期捕捉、追従器
４００−１  チャンネル推定部
４００−２  遅延部
４００−３  共役演算部
４００−４  セレクタ（分岐器）
４００−５  乗算器
４０１−１  第１記憶部
４０１−２  第２記憶部
４０１−３、４、５  乗算器
４０１−６  加算器
５００−１  ＦＦＴ動作タイミング保存部
５００−２  ＦＦＴ動作タイミング差分取得部
５００−３  回転係数演算部
５１０  チャンネル推定器
６００−１  チャンネル推定部
７００−１、８００−１  乗算器
９００−２  パケット生成部
９００−３  チャンネル符号器
９００−４  ＭＩＭＯアンテナ制御器
９００−５  ＭＳ制御チャンネル
９００−６  ＤＦＴ変換器
９００−７  ＩＦＦＴ変換器
９００−８  ＲＦ−Ｔｘ
９００−９  送信アンテナ
９００−１０  無線チャンネル
９００−１２  受信アンテナ
９００−１３  ＲＦ−Ｒｘ
９００−１４  ＦＦＴ変換器
９００−１５  チャンネル推定器
９００−１６  チャンネル等化器
９００−１７  ＩＤＦＴ変換器
９００−１８  ＭＩＭＯアンテナ制御器
９００−１９  チャンネル復号器
９００−２０  パケット変換部
９００−２１  ＢＳ制御チャンネル
１２００−１  タイムアラインメント調節量取得部
１２００−２  回転係数演算部
１４００−１  忘却平均実施タイミング制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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